0 引言
RLC单独测量的方法有很多,对电阻的测量最为简单。电容电感对时变信号敏感,可将电容电感转换成与电量、时间和频率相关的物理量,通过对电量、时间或频率的测量获得电感电容值。目前通过不同的模拟电桥电路可以实现RLC参数的较精确测量,在测量时需要预先甄别RLC类型再选着合适的测量电桥和测量频率,因此测量时智能化水平不高。随着数字信号处理技术的成熟,以及AD芯片性能的提升,采用数字信号处理的方法逐渐替代了传统模拟测量信号相位、频率、幅度信息,降低了模拟器件的使用量和系统复杂程度,便于智能化控制。
基于
MSP430的智能LRC测量系统,利用高速数模转换电路将信号量化处理,
FPGA进行高速数字信号处理获得信号相位、幅值信息。这样不仅减少了模拟器件的数量,也减少了信号传输中的衰减和模拟器件温度变化以及供电变化等引入的附加干扰。此外,采用MSP430单片机的智能控制技术,使测量系统具备自动分析、识别、计算的能力。用户只需开机接入待测量元件即可获得待测元件的RLC值。
1 系统总体设计
系统采用矢量比例法测量RLC的方法,如图1所示。图中参考阻抗用标准阻抗R0代替Z0,可推导出:
由式(2)~(4)可知,只要知道Vx,V0实部、虚部就可以测量待测R,L和C的值。
在图1测量原理中,测量是工作在正弦信号的条件下,要保证测量的精度,测量频率必须保证相当稳定。所以,利用晶体振荡器振荡频率稳定性高的特点来获得测量频率将很好的保证我们测量的稳定性。同时利用单片机定时器分频晶振产生的频率,可以获得频率稳定性高的各种频率。单片机的定时器输出为方波信号,要获得正弦信号,需要对方波信号进行滤波,将方波的中心频率信号滤出并保证相当的信号强度,因此需要设计一款性能良好的滤波器。此外,设计的滤波器必须有较高的Q值以提高选频特性。其电路原理如图5所示。
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